Силовая установка приводной системы транспортного средства, преимущественно ведущих колес активных прицепов автопоездов
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, точнее, к конструкции узлов и агрегатов приводной системы транспортного средства, предназначена, преимущественно, для приводов ведущих колес активных прицепов автопоездов, эксплуатируемых в различных хозяйственных отраслях, и может быть использована при создании автопоездов разнообразного назначения, в т.ч. многозвенных и тяжелонагруженных, эксплуатируемых, в основном, в сложных условиях движения по бездорожью и\или слабонесущим грунтам.
Сущность полезной модели заключается в том, что предлагаемая установка, содержащая насосную станцию с приводом от теплового двигателя, выполнена в виде единого автономно функционирующего модульного блока, все составляющие агрегаты которого пространственно объединены рамой и помещены в общий корпус, и снабжена собственным ДВС в качестве источника механической энергии, к которому подключены насосы станции, а также наружными стыковочными разъемами, предназначенными для подключения к ее магистралям ответных магистралей потребителей, электросистемой, имеющей автономный источник электрической энергии, и системой управления с управляемым дистанционно электронным блоком, задающим алгоритм согласованной работы насосной станции и потребителей, и с наружными выводами с разъемами для подключения к ней переносного пульта и контрольных датчиков, расположенных на прицепных секциях.
В результате это позволило расширить диапазон использования установки и снять ограничения по компоновочным решениям вновь создаваемых автопоездов и их тягово-динамическим качествам.
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, точнее, к конструкции узлов и агрегатов приводной системы транспортного средства, предназначена, преимущественно, для привода ведущих колес активных прицепов автопоездов, эксплуатируемых в различных хозяйственных отраслях, и может быть использована при формировании автопоездов разнообразного назначения, в т.ч. многозвенных и тяжелонагруженных, эксплуатируемых, в основном, в сложных условиях движения по бездорожью и\или слабонесущим грунтам.
Поскольку в таких автопоездах, как правило, наиболее целесообразным и эффективным является использование комбинированных гидромеханических или гидрообъемных приводов для ведущих колес как тягачей, так и прицепов, то при их создании наиболее сложно решаемая задача заключается в энергетическом обеспечении исполнительных узлов этих приводов (потребителей) и систем управления ими механической, электрической и гидравлической энергиями. В большинстве известных на сегодняшний день автопоездов в качестве источников этих видов энергии служат агрегаты тягача, в частности, его тяговый тепловой двигатель (к примеру: SU 1034932, 1983 г. и 1659285, 1991 г.; RU 15706 U1, 2000 г.).
Недостаток таких решений состоит в том, что для обслуживания привода колес прицепа трансмиссию тягача требуется оснащать дополнительными агрегатами и установками, что приводит к его существенному конструктивному усложнению, а главное, препятствует значительному улучшению тягово-динамических показателей автопоездов, ограничивая их служебными параметрами соответствующих агрегатов тягача.
Из патентов ЕР 1394023 и 1394024, 2004 г. известен автономный от тягача привод колес прицепа, содержащий собственный двигатель и приводной блок фрикционного типа, однако ввиду маломощности такого привода он не пригоден для активизации ведущих колес автопоездов большой грузоподъемности.
В силу ограниченной мощности непригодны также для рассматриваемых автопоездов и известные из уровня техники решения, касающиеся независимого от тягача снабжения приводов активных прицепов энергией, в частности, электроэнергией, например: SU 1733314, 1992 г.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели определена силовая установка гидрообъемного привода колес транспортного средства (RU 38715 U1, 2004 г.), содержащая насосную станцию с подключенными к гидробаку с рабочей жидкостью регулируемыми насосами по числу потребителей гидравлической энергии, радиатором для возврата от потребителей потока прогретой рабочей жидкости с теплообменниками для охлаждения этого потока, фильтрами для очистки рабочей жидкости, а также напорные, дренажные и сливные магистрали для связи с потребителями - гидромоторами привода колес. Регулируемые насосы закреплены на корпусе раздаточного редуктора, которым снабжена насосная станция. Для привода насосной станции служит тепловой двигатель. Имеются также системы обслуживания теплового двигателя и других агрегатов.
Недостаток прототипа состоит в том, что принятая в нем компоновка узлов и агрегатов, обоснованная предназначением машины, препятствует использованию такого решения в приводах колес активных прицепов автопоездов, поскольку в этом случае установка, во-первых, конструктивно неэффективна из-за практически рядно-последовательного размещения составляющих установку узлов и агрегатов относительно продольной оси машины, приводящего к увеличению продольного габарита установки и усложнению внутренних коммуникационных связей в ней, по меньшей мере, увеличению их протяженности, что может стать причиной снижения КПД, и, во-вторых, экономически неэффективна из-за присущего ей невысокого уровня унификации.
Повышение уровня унификации установки и введение в ее состав автономного источника электрической энергии и системы управления приводом (приводами) колес позволили бы расширить ее функциональные возможности и, соответственно, диапазон практического использования.
Задача, реализуемая предлагаемой полезной моделью, и получаемый технический результат заключаются в расширении арсенала технических средств в области автопоездов, предназначенных для тяжелых грузоперевозок в сложных условиях движения, в т.ч. по бездорожью и слабонесущим грунтам, путем создания автономной силовой установки, пригодной для использования в гидрообъемных приводных системах ведущих колес как тягово-транспортных средств, так и прицепных секций активных автопоездов.
Поставленная задача решается тем, что силовая установка гидрообъемного привода колес транспортного средства, преимущественно, ведущих колес активных прицепов автопоездов, включающая в себя насосную станцию, содержащую подключенные к гидробаку с рабочей жидкостью регулируемые насосы по числу потребителей гидравлического потока мощности, по меньшей мере, один; радиатор для возврата от потребителей потока рабочей жидкости с теплообменниками для охлаждения этого потока, фильтры для очистки рабочей жидкости, напорные, дренажные и сливные магистрали для связи с потребителями, тепловой двигатель для привода насосной станции и средства обслуживания составляющих ее агрегатов, в отличие от аналогов, выполнена в виде унифицированного автономно функционирующего модуля, все составляющие агрегаты которого пространственно объединены рамой единого общего для них корпуса, и снабжена собственным ДВС, к коленвалу которого подсоединены регулируемые насосы станции, а также наружными быстроразъемными стыковочными узлами на выведенных на корпус выходах упомянутых магистралей, предназначенными для подключения к этим ее магистралям ответных магистралей потребителей, электросистемой, имеющей автономный источник электрической энергии, и системой управления с дистанционно управляемым электронным блоком, задающим алгоритм согласованной работы агрегатов установки и потребителей, и наружными выводами с электрическими разъемами для подключения к ней переносного пульта управления и контрольных датчиков, расположенных на прицепных секциях.
Дополнительные отличия установки состоят в том, что в ней:
- упомянутые регулируемые насосы насосной станции выполнены аксиально-плунжерными;
- регулируемые насосы подключены к гидробаку через подпиточные насосы, встроенные в их корпуса, и фильтры;
- регулируемые насосы связаны с коленвалом ДВС посредством раздаточного редуктора и\или постоянно замкнутой муфты;
- в качестве автономного источника электрической энергии служат аккумуляторная батарея, которой дополнительно снабжена установка, и штатный генератор двигателя внутреннего сгорания;
- на корпусе имеются средства для транспортировки и закрепления установки по месту расположения;
- для возвратного потока рабочей жидкости, не требующего охлаждения, в насосной станции предусмотрена дополнительная магистраль с перепускным клапаном.
Снабжение силовой установки собственным ДВС, автономным источником электроэнергии и системой управления гидроприводом колес и выполнение ее в виде компактного свободно переставляемого унифицированного автономно функционирующего модуля, который может быть установлен выборочно в том или ином звене автопоезда непосредственно в процессе формирования последнего перед вводом его в эксплуатацию, позволило снять ограничения по компоновочным решениям формируемых автопоездов, поскольку с ее применением отпала необходимость оснащения автопоездов специализированными тягачами, и в качестве тягачей могут быть использованы имеющиеся серийно выпускаемые автомобили (или колесные тракторы) без какой-либо доработки. Автономность предлагаемой силовой установки способствует расширению ее использования и улучшению тягово-динамических качеств автопоездов, т.к. служит источником дополнительной энергии для звеньев автопоезда и, в отличие от общеизвестных аналогов, не требует для привода прицепа отбора мощности от тягача. Использование такой установки для привода колес тяговых машин позволяет выполнять его комбинированным гидромеханическим, а это делает возможным проведение модернизации имеющегося парка автомобилей с механическим приводом с целью увеличения их мощности.
Для пояснения сущности полезной модели представлены чертежи, где: на фиг.1 дан общий вид предлагаемой установки (пример), вид спереди в разрезе; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид с торца; на фиг.4 - принципиальная схема установки (пример).
Корпус 1 установки представляет собой стальной каркас, обшитый стальными листами, основу которого составляет пространственная рама 2 со стойками для расстановки на ней в организованном порядке составляющих установку узлов и агрегатов.
На раме 2 размещены двигатель внутреннего сгорания 3 (ДВС) с элементами системы его обслуживания, и насосная станция 4, включающая в себя гидробак 5, регулируемые насосы 6, радиатор 7 для возвратного от потребителей потока рабочей жидкости и охлаждения этого потока, и фильтры 8 для очистки рабочей жидкости. Количество насосов 6 в станции варьируется от одного до нескольких и зависит от числа потребителей гидравлической энергии в гидрообъемной приводной системе колес автопоезда, обслуживаемой предлагаемой установкой, - гидромоторов привода каждого из колес или общих осей пары колес одного прицепа или нескольких прицепов (на представленных чертежах показан пример выполнения установки с двумя насосами для двух потребителей - раздельного гидропривода двух осей одной прицепной секции).
Насосы 6 подключены к гидробаку 5 через фильтры 8 и, в частном случае реализации полезной модели, через встроенные в их корпуса подпиточные насосы 9 для создания в гидросистеме необходимого давления рабочей жидкости, поступающей к насосам 6. С коленвалом ДВС насосы 6 связаны постоянно замкнутой демпфирующей муфтой 10. При количестве насосов 6 больше одного они могут подключаться к коленвалу ДВС через раздаточный редуктор (условно не показан).
Напорные 11 и сливные 12 магистрали выведены на наружную панель корпуса 1 и оснащены закрепленными на рамной стойке корпуса быстроразъемными гидравлическими соединительными узлами 13, предназначенными для подсоединения к ним с помощью гибких рукавов 14 ответных одноименных магистралей, связанных с потребителями. Возврат прогретой рабочей жидкости от потребителей осуществляется по дренажной магистрали 15 через радиатор 7, а для пропускания не прогретой (не требующей охлаждения) рабочей жидкости в обход радиатора 7 предусмотрена обходная магистраль 16 с перепускным клапаном 17.
Система обслуживания ДВС 3 включает в себя радиатор охлаждения 18, воздушный фильтр 19, глушитель 20, топливный бак 21. С учетом эксплуатации активных автопоездов в условиях холодного климата установка оснащается автономным предпусковым подогревателем 22.
Электросистема установки объединяет электросистему двигателя: генератор, стартер, электровентиляторы радиатора, элементы системы управления и контроля; насосной станции: электровентиляторы радиатора; и гидропривода: элементы системы управления и контроля. Обеспечивают автономное электропитание установки аккумуляторная батарея 23 и штатный генератор ДВС (условно не показан).
В электросистему установки, предназначенной для эксплуатации в условиях холодного климата (Крайнего Севера), могут быть введены электрические подогреватели топлива, рабочей жидкости гидросистемы, аккумуляторной батареи и т.п.
На боковой стенке корпуса 1 имеется панель управления приводом 24, на которой сгруппированы управляемый электронный блок 25 (или комплекс электронных блоков управления двигателем, гидрообъемным приводом), задающий алгоритм согласованной работы агрегатов установки и потребителей, и наружные выводы с электрическими разъемами 26 для подключения переносного пульта (не показан) для дистанционного управления блоком 25. К тому же стандартные многоконтактные разъемы 26 обеспечивают коммуникацию систем установки и приводной системы колес, в т.ч. электронных контрольных датчиков, расположенных на прицепных секциях, таких как, например, датчики частоты вращения гидромоторов, датчики температуры возвратного потока рабочей жидкости (не показаны).
Выносной пульт управления совмещает в своем корпусе органы управления агрегатами установки и контрольные приборы. Функции визуализации и контроля обеспечивает жидкокристаллический дисплей.
В корпусе 1 установки имеются люки для доступа к ее агрегатам для технического обслуживания. К угловым стойкам каркаса корпуса 1 приварены проушины 27 для захвата грузоподъемными приспособлениями при монтаже установки на автопоезде. Предусмотрены элементы крепления установки на звеньях автопоезда: на платформе тягача или прицепной секции.
Работа установки поясняется на конкретном примере ее исполнения (фиг.4) с двумя регулируемыми насосами для гидрообъемной приводной системы колес активной прицепной секции автопоезда.
К гидравлическим соединительным узлам 13 магистралей размещенной по месту эксплуатации установки посредством гибких рукавов 14 подключаются одноименные магистрали, связанные с гидромоторами гидрообъемного привода колес прицепа (не показано), а к электрическим разъемам 26 подключаются переносной пульт и контрольные датчики гидрообъемного привода колес прицепа.
При движении автопоезда по мере необходимости активизации привода ведущих колес прицепа с пульта подается команда на запуск ДВС 3, который через муфту 10 приводит в действие регулируемые насосы 6 насосной станции 4. В момент запуска ДВС положение регулирующего органа каждого из насосов 6 соответствует нулевой производительности. Для начала движения с помощью соответствующих команд с пульта изменяется рабочий объем насоса и тем самым устанавливается требуемое передаточное число гидропривода колес прицепной секции. Насосы 6 нагнетают рабочую жидкость по напорным гидромагистралям она подается к гидромоторам привода колес прицепной секции (потребителям), связанным с ее колесами. От потребителей поток рабочей жидкости возвращается в гидробак, при необходимости предварительно охлажденный в радиаторе 7.
Реализация полезной модели не требует новых материалов, технологий или специального оборудования. Предлагаемая силовая установка может быть изготовлена на универсальном оборудовании на действующем автомобилестроительном производстве с использования в ней стандартных типовых узлов и агрегатов.
1. Силовая установка гидрообъемного привода колес транспортного средства, преимущественно ведущих колес активных прицепов автопоездов, включающая в себя насосную станцию, содержащую подключенные к гидробаку с рабочей жидкостью регулируемые насосы по числу потребителей гидравлического потока мощности, по меньшей мере, один; радиатор для возврата от потребителей потока рабочей жидкости с теплообменниками для охлаждения этого потока, фильтры для очистки рабочей жидкости, напорные, дренажные и сливные магистрали для связи с потребителями, тепловой двигатель для привода насосной станции и средства обслуживания составляющих ее агрегатов, отличающаяся тем, что она выполнена в виде унифицированного автономно функционирующего модуля, все составляющие агрегаты которого пространственно объединены рамой единого общего для них корпуса, и снабжена собственным двигателем внутреннего сгорания, к коленвалу которого подсоединены регулируемые насосы станции, а также наружными быстроразъемными стыковочными узлами на выведенных на корпус выходах упомянутых магистралей, предназначенными для подключения к этим ее магистралям ответных магистралей потребителей, электросистемой, имеющей автономный источник электрической энергии, и системой управления с дистанционно управляемым электронным блоком, задающим алгоритм согласованной работы агрегатов установки и потребителей, и наружными выводами с электрическими разъемами для ней выносного пульта и электронных датчиков, расположенных на прицепных секциях.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые регулируемые насосы подключения к насосной станции выполнены аксиально-плунжерными и имеют встроенные в их корпусы подпиточные насосы.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что регулируемые насосы подключены к гидробаку через подпиточные насосы, встроенные в их корпуса, и фильтры.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что регулируемые насосы связаны с коленвалом ДВС посредством раздаточного редуктора и\или постоянно замкнутой муфты.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве автономного источника электрической энергии служат аккумуляторная батарея, которой дополнительно снабжена установка, и штатный генератор двигателя внутреннего сгорания.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе имеются средства для транспортировки и закрепления установки на звеньях автопоезда.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для возвратного потока рабочей жидкости, не требующего охлаждения, в насосной станции предусмотрена дополнительная магистраль с перепускным клапаном.
